2012课堂高考物理大一轮全程复习课件：第8章第一节　磁场的描述　磁场对电流的作用.ppt

1、第八章 磁 场第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用(2)方向：小磁针的所受磁场力的方向2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场(2)大小：B(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时的指向磁场力N极强弱和方向N极图8113安培的分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种分子电流分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于(如图811所示)4磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的一致环形电流两个磁极磁感应强度的方向图8125几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图8

2、12所示)(2)地磁场地磁场的N极在地球地理附近，S极在地球地理附近，磁感线分布如图813所示图813南极北极地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球地理指向地理；而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面，在北半球垂直地面在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小，且方向水平南极北极向上向下相等向北6.匀强磁场(1)磁感应强度大小，方向(2)磁感线是相互、分布、方向相同的直线处处相等处处相同平行均匀1关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是()A磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止B磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱C磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在该点静止时N极所指的方

3、向相同D磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的安培力方向相同【解析】在磁体内部磁感线是从磁体S极出发到N极，在磁体外部磁感线是从磁体N极到S极，磁感线是闭合的曲线，故A错误；安培力的方向与磁感应强度方向和电流方向均垂直，所以D错误；磁场方向的确定是以自由转动的小磁针在该点静止时N极的指向来确定的；磁场的大小是由磁感线的疏密程度来确定的，所以B、C正确【答案】BC1公式：在匀强磁场中，若平面与磁场方向垂直，则.2单位：1 Wb.3物理意义：指穿过某一面积的磁感线的条数BS1_Tm22关于磁通量，下列说法正确的是()A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积

4、大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C磁通量大磁感应强度不一定大D把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比放在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处的大【解析】磁通量只有大小，没有方向，是标量，故A错由BScos 知，的大小与B、S、三个量有关，故B、D错，C正确【答案】C1安培力的大小(如图814所示)(1)F.(2)磁场和电流垂直时：F.(3)磁场和电流平行时：F.图814BILsin_BIL02安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从进入，并使四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受(2)安

5、培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于决定的平面掌心电流的方向安培力的方向B和I3(2010南通模拟)如图815所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“”表示导线中电流的方向电键S闭合后，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A水平向左 B水平向右C竖直向下D竖直向上图815【解析】电键闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下，C项正确【答案】C 5.磁感应强度的叠加与电场的叠加类似，两个电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而

6、成的若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行四边形定则进行矢量，合成可求得该点的磁感应强度B.三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图816所示每条通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B.则该处实际磁感应强度的大小和方向如何？图8161.BS的含义：只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况当S与垂直于B的平面间的夹角为时，则有BScos.可理解为B(Scos)，即等于B与S在垂直于B方向上面积投影的乘积；也可理解为(Bcos)S，即等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积如图817甲所示图817 2面积S的含义：S不一定是某

7、个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图817乙所示，S应为线圈面积的一半3多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小4合磁通量求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量如图818所示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，在线圈绕其一边顺时针转过90到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？图818【解析】在a位置

8、时，1BSsin 在b位置时2BScos 所以|21|BS(cos sin)【答案】BS(cos sin)如图819有一正方形线圈边长为10 cm，与水平面夹角为37，匀强磁场竖直向下，已知通过线圈平面的磁通量为0.04 Wb，则匀强磁场的磁感应强度B为多少？如果线圈的匝数变为原来的N倍，则其磁通量变为多少？为什么？图819【答案】5 T0.04 Wb 原因见解析1对安培力公式FBIL的理解(1)B与L垂直；(2)式中L是有效长度，即垂直于磁感应强度方向的长度弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度在垂直磁场平面内的投影长度(如图8110所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端图8110对

9、于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零(3)B并非一定是匀强磁场，但导线所在处的磁感应强度应相等(4)如果导线与磁场间夹角为，如图8111所示，则FBILsin.2安培力做功的实质能量的传递(1)安培力做正功：是将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能(2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能，或储存或再转化为其他形式的能图81113通电导体在磁场中的运动通电导体或线圈在磁场中除受重力、弹力、摩擦力外，一般还受到安培力作用，处理相应问题时，通常按以下程序来分析：(1)首先明确磁场的分布情况需要把立体图转化为平面图，图中应能同时表示出磁场、电

10、流和安培力三者的方向，以便于分析和判断(2)依据左手定则判断导体的受力情况，要特别注意各物理量(B、I、F)的方向(3)由受力情况确定导线或线圈做何种运动，如平动、转动或同时做平动和转动图8112(a)(b)【解析】金属棒受到四个力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力FN，沿框面向上的安培力F安，沿框面的静摩擦力Ff静金属棒静止在框架上时，Ff静的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F安较小，在金属棒重力分力mgsin 作用下棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，受力如图(a)所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件当变阻器R取值较小时，I

11、较大，安培力F安较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下，受力如图(b)所示金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：【答案】1.4 R8.2 上题中，若变阻器的阻值大小为6，且保持不变，要使金属棒静止在框架上，垂直于框面的磁感应强度B应在什么范围？【答案】0.586 T3.414 T图81131(2009重庆高考)在如图8113所示电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小为fa、fb，判断这两段导线()A相互吸引，fafbB相互排斥，fafbC相互吸引，fafb D相互排斥，fafb【解析】无论开关S接a还是接b，MM与NN中的电流

12、方向均反向，两电流相互排斥，但因开关接b时回路中电流大，两导线间的电流大，相互作用力大，故有fafb，D正确【答案】D2(2010上海高考)如图8114所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0B0.5BIlCBIlD2BIl图8114【解析】V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力FBIl，答案为C.【答案】C3(2008宁夏高考)在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线

13、垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图8115所示过c点的导线所受安培力的方向()A与ab边平行，竖直向上B与ab边平行，竖直向下C与ab边垂直，指向左边D与ab边垂直，指向右边图8115【解析】根据“同向电流相吸，异向电流相斥”的原理分析更为简便，a、b、c的电流方向相同，a对c的作用力由c指向a，b对c的作用力由c指向b，二力大小相等，合力垂直ab指向左边，所以应选C.【答案】C4(2010浙江高考)如图8116所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动其在纸面上的长度OA为L1，垂直纸面的宽度为L2.在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的

14、导体棒使膜绷成平面在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U，输出电流正比于光电池板接收到的光能(设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定)导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外(注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出)现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成60时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率图8116(2010威海模拟)如图8127所示，把一重力不计的通电直导线放在蹄形磁铁的正上方导线可以自由转动，

15、当导线中通入如图所示方向的电流I时导线的运动情况是(从上往下看)A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升图8127【解析】首先我们可以根据如图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况将导线AB从N、S极的中间O分成两段AO、BO段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可得AO段受安培力方向垂直于纸面向外，BO段受安培力方向垂直纸面向里可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动然后再根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况，如图乙所示，导线AB此时受力方向竖直向下，导线将向下运动由上述两个特殊位置的判断可知，导线实际的连续的运动是

16、在安培力作用下使AB逆时针转动同时还要向下运动因此答案为C.【答案】C图81281取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图8128(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B.若将另一根长导线对折后绕成如图8128(b)所示的螺线管，并通以大小也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A0B0.5BCBD2B【解析】图(b)中螺线管上的长导线可等效为两个通过等大反向电流的通电螺线管，两螺线管电流方向相反，由安培定则可知在螺线管中部产生的磁感应强度也是大小相等方向相反的，所以螺线管中部磁感应强度为零故A正确【答案】A2将一个质量很小的金

17、属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图8129所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁图8129【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确【答案】C图8130【答案】C4三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图8131所示已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A2B B3B C2.1B D3.8B图8131【答案】B5如图8132所示，通电直导线ab质量为m，水平地放置在倾角为的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方向的电流，电流为I，要求导线ab静止在斜面上(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度大小和方向应如何？图8132本小节结束请按ESC键返回